chuyển đổi máy tính thành dao động ký số hai kênh

báo cáo về chuyển đổi máy tính thành dao động ký số hai kênh

CHUYỂN ĐỔI MÁY TÍNH THÀNH DAO ĐỘNG KÝ SỐ HAI KÊNH Nguyễn Trường An, Phạm Thị Thu Phương, Huỳnh Hữu Thuận, Nguyễn Hữu Phương

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG – HCM

(Bài nhận ngày 01 tháng 12 năm 2005, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 16 tháng 05 năm 2006)

TÓM TẮT: Dao động ký hai kênh (Two-channel oscilloscope) là thiết bị đo điện tử quan trọng và phổ biến, nó hiển thị dạng sóng và một số đặc tính khác của các tín hiệu Có hai loại dao động ký: tương tự và số Dao động ký số ưu việt hơn loại tương tự nhưng ít phổ biến vì giá cao Bài báo trình bày cách thức chuyển đổi máy tính PC thành dao động ký số hai kênh, gồm phần cứng là mạch thu nhận dữ liệu tự thiết kế và phần mềm là tập nhiều chương trình viết

1 GIỚI THIỆU

Dao động ký hai kênh (Two-channel oscilloscope) là thiết bị rất cần thiết và khá phổ biến trong các phòng thí nghiệm điện tử và các phòng thí nghiệm khác Nhưng dao động ký số hai kênh ít phổ biến hơn vì giá cao dù có nhiều ưu điểm, đặc biệt là khả năng đo, lưu trữ và xử lý

dữ liệu Mặt khác máy tính PC đã sẵn có khả năng cao về xử lý, lưu trữ và hiển thị Do đó vấn

đề là thiết kế mạch thu nhận dữ liệu (DAQ) giao tiếp với máy tính và trang bị các phần mềm cần thiết Đã có nhiều card DAQ và phần mềm như vậy, điển hình nhất có lẽ là thiết bị và phần mềm LabView của hãng National Instruments (Mỹ) Ở đây, để giảm giá thành xuống mức thấp nhất chúng tôi tự nghiên cứu phát triển phần cứng và phần mềm

Phần còn lại của bài báo như sau Mục 2: Thu nhận dữ liệu, mục 3: Hiển thị dạng sóng và

dữ liệu đo, mục 4: Tính toán tham số của tín hiệu, mục 5: Phân tích tần phổ, mục 6: Lưu trữ dữ liệu, và mục 7: Kết luận Do giới hạn không gian nên nhiều giải thuật chương trình và hình minh họa bị bỏ bớt nhiều

2 THU NHẬN DỮ LIỆU

Hình 1 là sơ đồ khối trình bày nguyên lý của card thu nhận dữ liệu (DAQ) để chuyển đổi máy tính thành dao động ký số hai kênh Việc giao tiếp thực hiện qua bus ISA

Hình 1: Sơ đồ khối nguyên lý của card thu nhận dữ liệu

Vi

Kênh A

Phân tầm và lọc

AD

Vi điều khiển kênh

A

Bộ đệm

B U

S

I

S A

Dữ liệu

Giải mã địa chỉ

Địa chỉ

Vi

Kênh B

Phân tầm và lọc

AD

Vi điều khiển kênh B

Bộ đệm

Dữ liệu

2.1 Mô tả mạch

Đầu tiên, tín hiệu vào ở kênh A hoặc B sẽ đến mạch phân tầm tự động (autoranging), phân

ra các tầm đo khác nhau và qua lọc thông thấp Mạch phân tầm là mạch khuếch đại có độ lợi thay đổi tùy theo khoảng biên độ tín hiệu vào Việc này là cần thiết để tăng độ phân giải trong lúc phải phù hợp với độ dài dữ liệu Biên độ tín hiệu vào Vi được phân thành 3 tầm khác nhau như sau:

Tín hiệu ra khỏi mạch phân tầm sẽ qua mạch lọc thông thấp Butterworth bậc 5 Sau mạch lọc là mạch cộng để cộng thêm vào tín hiệu điện áp DC 2,5 Volt (gọi mạch chuyển mức điện áp một chiều – DC level shifter), lý do là mạch chuyển đổi tương tự – sang số (ADC) AD7875 thuộc loại có điện áp vào đơn cực 0 – 5V

Sau đó, tín hiệu ngõ ra sẽ được AD7875 chuyển đổi sang số, đây là mạch 12 bit, tốc độ 100 kS/s và, đặc biệt, đã tích hợp mạch Track-and-Hold AD7875 được điều khiển bởi vi điều khiển AT89C2051 Dữ liệu ra cùng với mã số phân tầm (2 bit) và bit trạng thái từ vi điều khiển được đưa đến bộ đệm để vào máy tính qua bus ISA Bộ giải mã địa chỉ xác định địa chỉ cho các bộ đệm, đây là địa chỉ đọc dữ liệu

Hình 2a và 2b là sơ đồ mạch đầy đủ

2.2 Phần mềm giao tiếp

Trước khi vào chương trình, phần mềm yêu cầu xác nhận đã có phần cứng gắn vào bus ISA chưa Nếu đã có phần cứng thì bấm OK để vào chương trình chính

C2 220p 1 2

+5V

R20 1k 2 1

AGND

AGND

GAINA1

C3 1n 1 2

U3B

74LS393 13 11

9 14 7 A CLR QA QD VCC GND CHANNEL B

VrefClock

GAINA1

-U6B TL084 5 7

C19 2.2n 1 2

R29 20k 2 1

+12V

DGND

R54 RESISTOR VAR

1 3

R24 680k 2

1 AGND

GAINB2

C20 270p 1 2

LOW-PASS FILTER

R13

20k

2

1

C14 220p 1 2 AGND

C46 1n

1 2

-12V

R47 1M 2 1

+12V

-12V

C18 1n 1 2

R10 10k 2 1

+5V

AGND

-U6D TL084 12 14

R16 1k 2 1

C37 1n

1 2

R6 20k 2

-U6C TL084 10 9 8

R3 20k 2 1

-12V

R23 1M 2 1

R1 680k 2

1

AGND

+12V R28

RESISTOR VAR

1 3

+5V

+12V

C44 104

1 2

AGND

AGND

+5V

+5V U2

74HC4052

12 11 1 4 6

10 9 13 3

16 8 X0 X3 Y0 Y3 INH

A X Y

VDD VEE

C39 104

1 2

AGND

AGND

R43 1k 2 1

J1

BNC

1

AGND

C6 1n 1 2

-U1D TL084

12 14

+5V

-12V

C16 150p 1 2

AGND

-12V C42

104 1 2

-U1B TL084

5 7

LEVEL SHIFTER

AGND

R34 10k 2 1 INPUTS

LOW-PASS FILTER

DGND

AGND

-U13B TL084 5 7

R11 10k 2 1

-U6A TL084 3 1

C41 1n

1 2 CHANNEL A

AUTORANGING

J2

BNC

1

D5 ZENERBReset

C1 1u

-U13A TL084

3 1

-U13D TL084

12 14

AGND

C17 150p 1 2

R38 10k 2 1

AGND

+5V

-12V -12V

-12V

R32

1 3

+12V

+12V

-12V

R8 20k 2 1

R41 1k 2 1

AGND

+12V

C10 1u

C15 1n 1 2

R5 1k

2 1

+12V

AGND

R40 1k 2 1

-12V

U3A

74LS393 1 3 6 14 7 A CLR QA QD VCC GND

AGND

-U7 OP07

3 6

R44 1k 2 1

-U8 OP07

3 6

C4 150p 1 2

+5V

-5V

-U15 OP07 3 6

AGND

AGND LEVEL SHIFTER

+12V GAINB1

AGND

-12V

+12V

+12V

-U1A TL084

3 1

AGND

AGND

R30 4k 2 1

C45 104 1 2

AUTORANGING

-12V C47

1n 1 2

R26 20k 2 1

C40 104

1 2

C21 150p 1 2

+12V

AGND

VrefReset

-12V

C8 270p 1 2

AGND

+12V

-U14 OP07

3 6

VrefReset

+5V

D4 DIODEB 1 2

VrefClock

GAINA2

D1 DIODEA 1 2

R9 20k 2 1

R37

20k

2

1

KENHA

-U13C TL084 10 9 8

C43 104

1 2

+12V

R4 30k

2 1

R33 10k 2 1

R39 1k 2 1

C38 1n

-U1C TL084 10 9 8

R15 1k 2 1

C7 2.2n1 2

AGND

-12V

R53 RESISTOR VAR

1 3

R42 10k 2 1

AGND

C9 150p1 2

D6 ZENERBClock

R19 1k 2 1

R27

RESISTOR VAR

1 3

+5V

R17 1k 2 1

R31

1 3

AGND

GAINB2

GAINA2

+12V

R2 100k 2 1

R14 10k 2 1

AGND

GAINB1 -5V

R18 10k 2 1

U12

74HC4052

12 11 1 4 6

10 9 13 3

16 8 X0 X3 Y0 Y3 INH

A X Y

VDD VEE

D2 ZENERAReset

AGND

AGND

R7 4k 2 1

C5 150p 1 2

R25 100k 2 1

KENHB

D3 ZENERAClock

AGND

AGND +12V

Hình 2a: Khối xử lý số và giao tiếp máy tính

DATA12

+12V +5V

D7

LEDA

1 2

C23

1n

1 2

C32

104

1 2

DA1

+5V

RD+CSB

C54 10u

1 2

RESETA

DA1

R49

1k

2 1

LEDA2

KENHA

AddLe1

C49

2200u

1 2

DATA3 ADD2

ADD6

ADDRESSB

DA10 DA7

RD+CSA

C13

33p

1 2

U10

AT89C2051/SO

1

10 5

12 15 18

2 7 11

RST/VPP GNDVCC XTAL1

P1.0/AIN0 P1.2 P1.5

P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.4/T0 P3.7

DGND

ADD8

DGND

JP1

HEADER 5

1 4

DGND

D8

LEDB

1 2

DA3

AGND

C22 1n

1 2

U4

AT89C2051/SO

1

10 5

12 15 18

2 7 11

RST/VPP GND VCC XTAL1

P1.0/AIN0 P1.2 P1.5

P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.4/T0 P3.7

U18B

74LS08

4 6

Y1 24MHz

+5V

DB4

DATA12

ADDRESSA

ADD2

ADDRESSB

BUSYA

C12 104

1 2

GAINB2

AddChan1

DA5

U19

74HC688

1

10

19

20 3 9 12 18

2 8 11 17 OE

GND

P=Q

VCC Q0 Q3 Q6

P0 P3 P6

+5V

LEDB1

AphatBnhan

Vin1

DB8

U9

4053

12 2 5 6 11 9

14 4

16 8

X0 Y0 Z0 INH A

X Z VDD

AGND Vin2

U17A

74LS32

1 3

DATA6

ADD4

U17B

74LS32

4 6

U11

AD7875

20

18

16 13 9 6 2

19 21 3 22

23 1 24

VIN

AGND

DB0/DB8 DB2/DB10 DB4/LOW DB7/LOW DB8/SDATA DB9/SCLK DB10/SSTRB DB11/HBEN BUSY/INT

REFOUT -VCC VCC GND

CLK 12/8/CLK

CONVST RD

LEDAB2

IOW

NGAT0

C25

104

1 2

C35

1u

1 2

DATA14

DATASTSA

ADD6

IOW

U18C

74LS08

9 10 8

DATA14

DATA9

MULTIPLEXER

DATA11 DA4

+5V

ADD9

DA11

DB11 -5V

LEDAB2

D9

LEDAB

1 2

C51

2200u

1 2

C56 10u

1 2

-12V

LEDAB1

AddChan1

+5V

C28

104

1 2

C36

1u

1 2

C52

1000u

1 2

DATA0

ADD5

ADDRESSA

+5V

DATA10

uC_IOCS16

KENHA

AGND BUSYB

NGAT1

DA2

DB9

DGND

DGND

C57

1u

1 2

AGND

AGND

+5V

CONVERTA

-5V

DB9

VCC

DATA15

DATA15

NGAT1

-5V

U18D

74LS08

12 11

NGAT0

IOR

Vin1 DA2

DGND KENHB

+5V

C33

104

1 2

-5V

DATA7

BphatAnhan

DB2

DGND

+12V DATA3

-12V

R50

1k

2 1

C48

10u

1 2

DB3

C30

104

1 2

JP2

HEADER 3

1

DB1 DA0

DGND

+12V

DATASTSB

SELECTB

NGAT1

+5V

NGAT0

ADDRESSA

+5V

MICRO-CONTROLLER

DUTRUA

R51

1k

2 1

-12V ADD7

R36

8k2

2 1

U17C

74LS32

9

10 8

DB8

ADD7

R48 RESISTOR SIP 9

2 4 6 8

DA9

DATA8 DATA5

LEDB2

BphatAnhan

ADD1

+5V

DA11

DGND XTAL2

ADDRESSA

RD+CSA

16 BITS CONTROL

G2AB

AGND -5V

SELECTA

LEDB1

AEN

IOCS16 +5V

Vin2 DGND

DATA8

DA10

AGND

C55

10u

1 2

C27

104

1 2

U22

74LS244

2 8

1

18 12

20 11 17 9 3 19

A1 A4

1OE

Y1 Y4

VCC GND

A5 A8 Y5 Y8 2OE

ADD0

CONVERTA

D/K_IOCS16 DGND DATA0

DGND DGND

U16

74LS138

1

6 15 12 9 16 8 A G1 G2A

Y0 Y3 Y6 VCC GND

C58

1u

1 2

DUTRUB DATA11

DUTRUA

DATA10

-5V

CONVERTB RD+CSB RESETA

+5V

DB6

XTAL2

XTAL

DATA14

DATA4

ADDRESSB

LED INDICATORS

U18A

74LS08

1 3

DATA15

AddChan2

+5V

U23

74LS244

2 8

1

18 12

20 11 17 9 3 19

A1 A4

1OE

Y1 Y4

VCC GND

A5 A8 Y5 Y8 2OE

DATA13

DB11

AGND DGND

ADDRESSA

ADD5

C29

104

1 2

LEDA1

AGND

AphatBnhan

KENHB

XTAL2

DATA9

DGND

+5V

DB5

DATASTSB ADDRESSB

uC_IOCS16 DATA4

LEDAB1 LEDB2

ADD8

AddLe1

+5V

DGND

C59

1u

1 2

CONVERTB

BUFFER

GND

DB2

+5V DGND

-5V

XTAL1

C53

10u

1 2

DATA3

DA4

LEDA1

DA6

AGND

DATA8

GAINA2

DB6

ADC

DA9

AEN

ADD0

+5V

DB7

DATA10

SELECTA ADD9

DB0

IOR

DA3

DA8

+5V

U17D

74LS32

12 11

DATA2

DATA2 ADD3

U21

PC AT BUS

2 8 10 16 22 28 34 40 46 52 58 64 70 76 82 88 94

1 7 11 17 23 29 35 41 47 53 59 63 69 75 81 87 93

B01 GND B02 RESET B03 +5V B04 IRQ9 B05 -5V B06 DRQ2 B07 -12V B08 SRDY B09 +12V B10 GND B11 SMEMW B12 SMEMR B13 IOW B14 IOR B15 DACK3 B16 DRQ3 B17 DACK1 B18 DRQ1 B19 REFRESH B20 SYSCLK B21 IRQ7 B24 IRQ4 B26 DACK2 B27 TC B28 BALE B29 +5V B30 OSC D01 MEMCS16 D02 IOCS16 D03 IRQ10 D06 IRQ15 D08 DACK0 D09 DRQ0 D10 DACK5 D11 DRQ5 D12 DACK6 D13 DRQ6 D14 DACK7 D15 DRQ7 D16 +5V D17 MASTER D18 GND

IOCHCHK A01 SD7 A02 SD4 A05 SD1 A08 IOCHRDY A10 AEN A11 SA19 A12 SA16 A15 SA13 A18 SA10 A21 SA9 A22 SA6 A25 SA3 A28 SA0 A31 SBHE C01 LA23 C02 LA20 C05 LA17 C08 MEMR C09 MEMW C10 SD8 C11 SD10 C13 SD13 C16

DATA1

AGND

DB7

C24 104

1 2

XTAL1

DGND

DGND

DATA5

IOCS16

DATA13

RESETA

DB1

U5

AD7875

20

18

16 13 9 6 2

19 21 3 22

23 1 24

VIN

AGND

DB0/DB8 DB2/DB10 DB4/LOW DB7/LOW DB8/SDATA DB9/SCLK DB10/SSTRB DB11/HBEN BUSY/INT

REFOUT -VCC VCC GND

CLK 12/8/CLK

CONVST RD

LEDA2

DB10

ADDRESS DECODER

-12V

DATA13

ADDRESSB

DB3 ADD4

BUSYB

U25

74LS244

2 8

1

18 12

20 11 17 9 3 19

A1 A4

1OE

Y1 Y4

VCC GND

A5 A8 Y5 Y8 2OE

ADDRESSB

IOW

DB4

-5V

DGND

U20

74LS244

2 8

1

18 12

20 11 17 9 3 19

A1 A4

1OE

Y1 Y4

VCC GND

A5 A8 Y5 Y8 2OE

AddChan2 DGND

J3

DIPSOC-8x2/SM

1 4 7

16 13 10 9

ADDRESSA

-5V

DB10

DGND

ADD3

+5V

ISA BUS

DA5

DB0

+5V

DGND

DATA6

RD+CSA

AddLe2

DA7

DA0

D/K_IOCS16

DATASTSA

DUTRUB

ADD1

BUSYA

+12V

IOR

DA6

DGND

XTAL1

SELECTB

RD+CSB

DB5

C34

104

1 2

RESET

DATA4 DATA0

C50

1000u

104

1 2

POWER CONNECTOR

DATA1

GAINB1

C31

104

1 2

DATA2

DATA11

C11

33p

1 2

DATA9 DATA7

AddLe2

+5V

DA8

DGND DATA7

DATA1

C60

1u

1 2

DATA12

+5V

Hình 2b Khối xử lý số và giao tiếp máy tính của mạch thu nhận dữ liệu

Hình 3 là giao diện Oscilloscope

Hình 3 Giao diện Oscilloscope

• Nút Run:

Khi muốn chạy chương trình, xem dữ liệu trên màn hình, ta bấm nút Run, hoặc vào menu Capture/Run

• Nút Stop:

Khi muốn dừng việc lấy dữ liệu vào, bấm nút Stop hoặc vào menu Capture/Stop

• Lấy dữ liệu:

Dữ liệu của kênh 1 và kênh 2 được nhập vào hai mảng dữ liệu khác nhau

3 HIỂN THỊ DẠNG SÓNG VÀ DỮ LIỆU ĐO

Việc vẽ tín hiệu ra màn hình chỉ là việc đưa dữ liệu tương ứng nhận được ra một vị trí xác định trên màn hình Để điều khiển, kiểm soát được biên độ, thời gian, ta phải chuyển dữ liệu vào các giai xác định Hình 4 là giải thuật

Hình 4 Giải thuật hiển thị dạng sóng và dữ liệu đo

3.1 Giai dọc và ngang

Oscilloscope mô phỏng phải có hầu hết các chức năng của một Oscilloscope thật sự, trong

đó có vấn đề về giai số dọc (Vert.scale) gốc thời gian (Timebase), vị trí dạng sóng (Position),

độ lợi (Gain), chọn kênh (View channel) Sau đây là giao diện điều khiển:

Đổi từ dữ liệu sang pixel

Trục y là dữ liệu pixel tương ứng với chỉ số ở trục x chia giai biên

độ (để có thể thay đổi biên độ

hiển thị)

Cờ cho phép vẽ nối điểm

Vẽ nối điểm dữ liệu

Trục x là [chỉ số] mẫu + hệ số thời gian (để có thể co giãn khoảng cách giữa các mẫu)

sai

đúng

Vẽ ra màn hình theo từng chấm điểm

Để thay đổi giai biên độ (giai dọc) ta thay đổi giá trị biến giaibiendo trong chương trình; để thay đổi giai thời gian ta thay đổi giá trị biến giaichuky Còn biến vitri là để thay đổi vị trí của hình vẽ (có thể di chuyển lên xuống), biến k=1 hoặc k=-1 để đảo dạng sóng tín hiệu (Invert)

3.2 Vẽ dạng sóng ra màn hình

Vẽ dạng sóng là hiển thị dữ liệu ra màn hình dựa vào các cách chọn lựa của người sử dụng: chọn vẽ tín hiệu thực, vẽ tín hiệu sau khi đã được làm trơn theo các cách khác nhau (xem sau) Người sử dụng còn có thể chọn các giai biên độ gốc thời gian và nhiều thuộc tính khác tùy ý như đã trình bày ở trên

Hình 5 là ví dụ hiển thị dạng sóng tín hiệu của mạch bên ngoài Cần lưu ý là ở dao động ký tương tự hai tín hiệu phải có tương quan tần số phù hợp (bằng nhau hay bội số của nhau) thì sự hiển thị mới vững, còn ở dao động ký số không có sự ràng buộc này

Hình 5 Ví dụ hiển thị dạng sóng tín hiệu (dạng sóng vuông và sin có tần số độc lập)

3.3 Chọn màu

Chương trình cho phép thay đổi nét vẽ, màu sắc, màu nền Đây là các thuộc tính tính về

3.4 Sử dụng con trỏ

Để có thể biết được tín hiệu tại một vị trí xác định trên màn hình có biên độ là bao nhiêu, khoảng cách thời gian giữa hai điểm tín hiệu là bao nhiêu, ta dùng con trỏ (Cursor) Giải thuật của phần sử dụng con trỏ chuột (kết hợp được với bàn phím) trình bày ở hình 6

Hình 6 Giải thuật sử dụng cursor

3.5 Bộ định thời

việc nhận dữ liệu và vẽ lên màn hình sau một khoảng thời gian xác định mà không cần phải thông qua thao tác hay sự kiện

3.6 Phóng to, thu nhỏ

Lựa chọn dùng cursor đo biên độ Lựa chọn dùng cursor đo thời gian

Suy ra giá trị volt Suy ra giá trị thời gian giữa 2 vị trí

Lựa chọn kênh đo

Để nhìn thấy rõ hơn dữ liệu hiển thị trên màn hình, ta phóng to hình lên bằng cách bấm nút Zoom in, đây là sự kết hợp giữa việc tăng chu kỳ ở trục x và tăng biên độ ở trục y, tương ứng là việc tăng giai trên màn hình

Tương tự với phóng to, khi muốn thu nhỏ hình, ta bấm nút Zoom out, đây là sự kết hợp giữa việc giảm chu kỳ ở trục x và giảm biên độ ở trục y, tương ứng là việc giảm giai trên màn hình

3.7 Hình Lissajous

Chức năng của Lissajous là để thấy sự lệch pha của hai tín hiện sin cùng biên độ, cùng tần

số Hai tín hiệu cùng pha: đường Lissajous là đường thẳng có hệ số góc là 1 Hai tín hiệu lệch

thẳng có hệ số góc là -1 Hình Lissajous cũng là cách cổ điển để so sánh tần số hai tín hiệu sin

Vẽ đường Lissajous là vẽ biên độ của tín hiệu này theo biên độ tín hiệu kia

3.8 Làm trơn dạng sóng

Một vấn đề then chốt của Oscilloscope hóa máy tính là phục hồi dạng sóng tín hiệu tương

tự từ các trị lấy mẫu của nó (cung cấp bởi mạch ADC) như thế nào để cho dạng sóng trơn tru Cách nội suy làm trơn tùy thuộc vào dạng sóng (sin, vuông ) và tần số tín hiệu (nếu xử lý thời gian thực) Hàm fit (làm khớp) là hàm nội suy làm trơn dạng sóng

Sau đây là một số kiểu làm trơn

• Lấy trung bình: Lấy trung bình qua một số điểm mẫu, thường là 3 hay 5, nói cách khác là cho tín hiệu qua một lọc trung bình di chuyển (moving average filter) bậc thấp

• Nội suy Spline bậc ba: Phương pháp biểu diễn gần đúng các hàm số bằng những đa

thức trên từng đoạn nhỏ rồi ghép lại sao cho tại các điểm nối thỏa điều kiện cho trước gọi là phương pháp Spline Thường dùng là Spline bậc ba (cubic Spline), là một công thức nội suy sao cho làm trơn đạo hàm bậc nhất và liên tục tới đạo hàm bậc hai trong một khoảng tại

biên của nó

• Nội suy Hermite: Ở các nội suy Hermite ta dùng một đa thức bậc cao sao cho đa thức

này và các đạo hàm bậc nhất, bậc hai, có các giá trị đã biết tại điểm đầu, điểm cuối và

các điểm trung gian Màn hình bên trái cho thấy sự lựa ba kiểu làm trơn:

Việc làm trơn dạng sóng quá đáng sẽ làm giảm các biến động chuyển tiếp nhanh mà đôi khi rất cần thiết Do đó phải tùy dạng tín hiệu vào mà chọn cách phù hợp

3.9 Trigger

Mục đích của Trigger là hiển thị dữ liệu từ vị trí mức Trigger (Trigger level) đã chọn Nếu

dữ liệu tuần hoàn thì các lần vẽ lặp lại trùng nhau nên ta chỉ thấy một dạng sóng đứng yên (thuận tiện cho việc quan sát) Vị trí dữ liệu trong mảng có giá trị bằng hoặc gần mức Trigger

đã chọn được vẽ ra màn hình từ vị trí đó trở đi (cho đến hết số chu kỳ đã định) Cũng giống như Oscilloscope thật sự, ta có sự chọn lựa Trigger là +Slope (dốc lên) hay -Slope (dốc xuống), ngoài sự chọn mức Màn hình ở trên (bên phải) cho thấy các kiểu trigger

4 TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ CỦA TÍN HIỆU

Sự thuận lợi của Oscilloscope số (ở đây là máy tính dùng như Oscillooscope số) là có thể tính toán và hiển thị nhiều tham số (đặc tính) của tín hiệu như: chu kỳ, tần số, trị đỉnh - đỉnh

4.1 Chu kỳ, tần số

Trước tiên tìm giải thuật đo chu kỳ tín hiệu tuần hoàn, sau đó suy ra tần số

4.2 Trị hiệu dụng (RMS)

Ở đây ta tính trị hiệu dụng dựa vào phép lấy tích phân số Thường công thức hình thang (trường hợp đặc biệt của công thức Newton-Cotet) được dùng:

2 )

) 1

h dx x f h n nh

+

=

=

+

+

1

2 1 2

0

2

2

1

i

i i T

h y y T dt V T

Trong đó: T: chu kỳ tín hiệu vào

4.3 Trị đỉnh – đỉnh

Tìm trị của đỉnh dương và trị của đỉnh (đáy) âm trong mảng dữ liệu, sau đó suy ra trị đỉnh – đỉnh

5 PHÂN TÍCH TẦN PHỔ TÍN HIỆU DÙNG FFT

FFT (Fast Fourier Transform) là thuật toán tính toán nhanh biến đổi Fourier rời rạc (Dicrete Fourier Transform – DFT) trong việc phân tích tần phổ tín hiệu Ta lấy một số lượng mẫu đúng bằng bội số nguyên của một chu kỳ tín hiệu, phần còn lại xem các mẫu như bằng không (đây là cách độn không):

5.1 Chương trình biến đổi FFT thuận và nghịch

Vì toàn bộ phần mềm cho phòng thí nghiệm dùng mạng máy tính được viết bằng ngôn ngữ

chúng tôi tự viết chương trình biến đổi FFT đã biết Hình 7 là một ví dụ phân tích